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利用全自動化焊接機器人提高生產效率和收益

作者: 時間:2016-12-20 來源:網絡 收藏
自動化領域中的一個重要趨勢是提高機器人的使用量,從而提升生產效率,降低生產成本。在其全自動焊接設備中,德克薩斯公司 ARC Specialties 將機器人技術與 Beckhoff 基于 PC 和 EtherCAT 的開放式控制解決方案結合在一起使用,為其客戶帶來了真正的競爭優勢。

總部位于美國德克薩斯州休斯頓市的 ARC Specialties 主要經營焊接和切割設備,其中,約 90 % 的設備都用于油氣行業。在 ARC Specialties 的重要客戶中,有多家全球性油氣 OEM 總部都設在休斯頓地區。“ARC Specialties 團隊致力于采用標準的現有技術制造出最一流的定制自動化設備,確保長期可供貨性。”ARC Specialties 公司高級項目經理 John Martin 如此說道。“我們公司的控制理念強調系統設計的開放性。”ARC Specialties 公司電氣總設計師 Gary Ewin 補充

道。“我們很多競爭對手都自己生產自己的專用控制器,在未來幾年內這可能是個不錯的解決方案,但多年過去后,控制系統維護所需的技術支持和維修將是一個很大的問題。”

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具有創新意義的等離子焊接工藝與 Beckhoff 自動化技術的完美融合很多 ARC Specialties 的客戶都是等離子弧焊解決方案的長期用戶,該解決方案比激光切割系統要便宜很多,但達不到它們的速度。“當然,傳統的等離子焊接系統能夠完成很高質量的工作,但是它們往往速度比較慢,熱量消耗較高。”John Martin 解釋道。為了提高等離子焊接系統的性能,ARC 在公司自己的測試實驗室里研發了一套新的焊接工藝 — TriPulse? 焊接系統,它基于鎢極惰性氣體保護焊(TIG)工藝。TriPulse? 設計獨特,有三個不同的脈沖電流幅值,能夠用最少的熱消耗量提高沉降速率。“這讓我們能夠實現非常接近激光系統的性能,但所需要消耗的等離子焊接設備成本要低很多。”John Martin 說道。

這款新型焊接系統是德克薩斯一家大客戶委托 ARC 公司開發而成的,首次用于全自動 ARC-11RB 機器人焊接系統中,用于裝配液體凈化產品。除了能夠提高焊接速度外,所有生產工藝都是全自動完成的:一架龍門起重機將一個定尺氣缸抬起并將它放到一套固定卡爪中。同時,機器人從一個給料運輸機里拾起一個端環,并將它放到第二套固定卡爪中。然后,機器人從一個抓取工具換到一個焊炬并將端環焊接到氣缸上;然后,兩個固定卡爪都打開,龍門起重機移走組件。隨后,氣缸翻轉 180 度,另一端插入到固定卡爪中,然后重復這一過程。成品隨后使用龍門起重機放到出料架上。視產品大小,整個過程 1 - 2 分鐘內即可完成。

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機器人將端環焊接到氣缸上

嵌入式控制器用作集成控制平臺

ARC-11RB 機器人焊接系統配備了一臺 Beckhoff CX1010 嵌入式控制器,該控制器安裝的是 Windows XP Embedded 操作系統和 TwinCAT NC PTP 軟件。適合 DIN 導軌安裝的緊湊型嵌入式控制器用于控制整個應用,包括龍門起重機、機器人功能、HMI、感應加熱器、工件輸送帶和所有氣動過程的開始和停止。“我們用 Microsoft Visual Studio 和 C# 編寫我們自己的所有用于操作界面可視化的軟件。”John Martin 闡述道:“這可以幫助 ARC Specialties 讓操作人員精通 Windows PC,提高操作的舒適性,提供定制設備所需的專業化。”系統的 HMI 元件通過 TwinCAT ADS 與其余的系統通訊。

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CX1010 控制一臺 Fanuc ArcMate M710IC-50 機器人和一臺 Lincoln Powerwave R350 焊接電源,它們通過一個 DeviceNet 主站模塊無縫連接到嵌入式控制器。EtherCAT 端子模塊直接與 CX1010 連接,用作 I/O 系統。ARC Specialties 使用 EL403x 模擬量 EtherCAT 輸出端子模塊控制無 DeviceNet 接口或需要極短響應時間的的焊接電源。

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